基于人机工学的自助餐厅视觉结算设备尺寸研究

摘 要：視觉结算设备是一种基于图像识别技术的，可帮助自选餐厅顾客完成菜品自助计价和支付的智能产品。该产品刚推出不久，仍存在一些易用性问题，其中包括设备尺寸未被合理化和规范化的问题，既影响设备使用，也不利于设备的迭代。本文通过分析我国成年人体尺寸数据和用户使用习惯，结合调研确定影响视觉结算设备尺寸的设计因素，可以对视觉结算设备尺寸的设计提出科学有效的建议。

关键词：自助餐厅;视觉结算设备;人机工程学;易用性

1 研究背景

产品是被人们使用的，其所具有的一切性能都要以符合人使用需求和习惯为出发点进行设计，所体现出来的人化原则包括产品的实用性、易用性、经济性等。[1]然而视觉结算设备自诞生到现在一直存在一些易用性问题，其中设备尺寸的合理化设计是基础。为了提高该产品的实用性和易用性，大多数学者会采取人机工程学理论结合用户的使用习惯设计产品，使产品更加符合人的生理特征和人体尺寸，让用户使用起来更加方便、更加舒适。

2 自助餐厅视觉结算设备产品分析

视觉结算设备是一种基于图像识别技术的，在餐厅帮助顾客完成菜品自助计价和支付的智能产品，目前的主要客户为公司企业和学校单位等团体。视觉结算设备主要包含两大部分，一是结算台主体，结算台面上包括等候区、识别区和支付区，支付区嵌入一卡通卡机以及手机支付扫码机等。二是识别模块，识别模块包括菜品识别摄像和信息显示屏幕，其中信息显示屏顶端附带有人脸支付的识别镜头。识别模块与结算台主体通过支柱连接，因此整台设备由上到下分别为菜品识别摄像头、屏幕和结算台面。核心的操作流程是，用户将菜品放置于识别区，菜品识别摄像并通过屏幕反馈信息，用户确定结算信息无误后，通过人脸支付或其他方式完成支付，最后取走菜品。

3 视觉结算设备尺寸设计分析

3.1 用户使用视觉结算设备的行为习惯分析

该设备的用户有两类，第一类为餐厅顾客，第二类是设备管理员。其中顾客是主要用户，其行为习惯为：手持托盘，自然放置于识别区;关注屏幕的结算信息;点击屏幕确认完成人脸识别支付;手持手机或一卡通于结算台面支付区完成支付。另外，设备管理员的使用习惯为：手动对新设备的镜头进行焦距校准;采集新菜品，需要一边调整菜品在识别区的位置，一边观察屏幕信息，保证菜品位于镜头正下方;其他运维方面的操作都会在屏幕上进行。

因此，影响操作的人体尺寸因素有身高、眼高、肩指距、胸深、肘高、会阴高。

3.2 视觉结算设备相关的人机尺寸数据

根据客户提供的用户资料，发现该设备的用户，包括高校学生以及企业单位职工等，男性用户年龄基本处于18～60岁，平均身高为1750mm;女性用户年龄处于18～55岁，平均身高为1630mm。对照GB-10000-88 《中国成年人人体尺寸》，男女性用户平均身高对应的百分位数为90，对应的相关尺寸为：男身高1754mm，女身高1640mm;男眼高1643mm，女眼高1522mm;男手举最高点2242mm，女手举最高点2096mm;男肩高1435mm，女肩高1333mm;男上肢前伸长879mm，女上肢前伸长805mm;男胸深312mm，女胸深292mm;男肘高1079mm，女肘高1009mm;男会阴高840mm，女会阴高779mm。

3.3 视觉结算设备合理化尺寸的确定

根据上文所列的相关人体尺寸，结合实际的使用情况修正，可以设计设备的关键尺寸。菜品识别摄像头离地的距离H1应符合1754mm≦H1<2096mm，考虑女管理员也便于调节摄像，因此设计H1=1754mm。人脸识别镜头的高度H2应符合1522mm≦H2<1750mm，考虑镜头能直接拍摄到大部分男女用户而不需大幅调节角度，因此设计H2=1600mm。屏幕低点离地距离H3应符合1333mm≦H3<1522mm，考虑矮小的女用户能自然观看并点击屏幕，因此设计H3=1333mm。结算台面离地高度应符合779mm≦H4<840mm，考虑放置和取走餐盘时，减少用户弯腰的情况，因此设计H4略高于女会阴高，H4=800mm。桌面台的最大宽度L1应该结合女用户的上肢前伸长以及屏幕和支柱的厚度进行计算，其中女上肢前伸长减女胸深的尺寸为512mm，另外考虑手臂自然弯曲为舒适姿势，引起设计屏幕离结算台有边缘的长度为500mm。加上支柱和屏幕硬件的厚度，设计L1=650mm。识别区的长宽尺寸L2和L3，依据托盘的平均值，以及算法的约束，分别设计为370mm和500mm。付款区和识别区的距离L4设计为60mm，能保证识别区刚好进入用户的俯视视野，可提升用户的支付操作效率。

根据H1的尺寸，加上摄像盒子的高度，可以设计设备的总高为1854mm。根据L3和L4的尺寸，加上等候区以及支付区其他印生产需要的尺寸，可以设计设备的总长度为1300mm。所以最终设备的总体尺寸为1300mm*650mm*1854mm。

4 结论与展望

根据视觉结算设备的实际用户情况，包括使用行为情况等，结合《中国成年人人体尺寸》的相关尺寸数据，可合理地分析并设计出该设备的关键尺寸，包括其长宽高以及其他重要部件的定位尺寸。本文既科学有效地解决了该设备因尺寸不适导致的易用性问题，也提供了产品后续迭代的重要尺寸设计依据。以人机工程学层面作为思考，工业产品操作装置充分展现出了对产品自身功能以外附加值，就产品自身附加值而言，其主要体现了公平的便捷性。[2]在往后该设备的升级中，希望后续设计者能继续依据不同使用场景的特殊性，结合用户情况不断优化视觉结算设备的易用性。

参考文献：

[1] 许喜华.工业设计概论[M].北京理工大学出版社，2008.

[2] 庄妃.工业产品设计中的人机工程学[J].高等教育，2013，8（08）：203-204.

作者简介：冯维哲（1992—），华南理工大学设计学专业研究生在读，研究方向：信息与交互设计。